晶圆切割效率低、误差大？Elmo伺服系统有妙招

半导体制作工序持续微缩的过程中，晶圆切割的精准度尤为关键，因此，更多的创新切割技术被开发应用，如激光切割、等离子切割等，使得晶圆切割在精度、效率和可靠性方面都取得了显著的提升。然而，在一系列新型切割技术升级迭代的过程中，伺服控制系统始终是技术升级的核心。

Elmo运动控制是运动控制技术的全球领导者之一，提供在半导体生产全流程中的伺服运动控制系统解决方案。

能够以极高的精度控制刀具的位置和速度，借助驱动器中实施的先进运动控制算法和EASII软件，提供极为精确平滑的移动，确保切割后晶粒的完整性，不仅提升了晶圆切割的精度和效率，还通过加快机器吞吐显著提升了产能，降低芯片的不良品率。

01、为什么选择Elmo?

1、高精度定位与运动控制

● 纳米级分辨率编码器：Elmo伺服系统集成高分辨率反馈装置(如光学编码器或磁栅)，实现亚微米级甚至纳米级的位置控制精度，确保切割头在晶圆表面的精准定位。

● 闭环反馈控制：实时监测电机位置、速度与力矩，动态调整输出，补偿机械传动误差(如丝杠背隙、热变形)，避免切割路径偏差。

2、超高速响应与动态性能

● 高带宽伺服驱动器：Elmo驱动器支持高频电流环控制(>3 kHz)，快速响应负载变化，减少跟踪误差。

● 低惯性电机设计：采用轻量化转子的无框直驱电机，降低机械惯性，实现毫秒级加减速，适应晶圆切割机的快速启停需求。

3、振动抑制与运动平滑性

● 先进滤波算法：通过Notch滤波器、陷波滤波器消除机械共振频率，抑制切割过程中因高速运动引发的振动。

● 前馈控制与扰动观测器(DOB)：预测并补偿外部扰动(如切割刀片阻力变化)，确保运动轨迹平滑，减少切割边缘崩裂。

4、多轴协同与同步控制

● EtherCAT高速通信：支持多轴(如X-Y平台、Z轴切割头、旋转轴)的微秒级同步控制，确保复杂切割路径(如曲线、斜切)的协调性。

● 电子齿轮/凸轮功能：实现主轴(切割刀转速)与进给轴的严格同步，避免速度失配导致的晶圆裂纹或刀片磨损。

5、智能自适应与工艺优化

● 力-位混合控制：通过力传感器实时监测切割压力，自动调整Z轴压力，适应不同晶圆厚度或材料特性。

● 参数自整定：根据负载变化自动优化伺服增益，确保系统在换刀、材料批次切换后仍保持最佳性能。

6、环境适应性与可靠性

● 抗干扰设计：伺服驱动器具备强电磁兼容性(EMC)，避免半导体工厂内高频设备(如等离子蚀刻机)的干扰。

● 温度管理：内置温度监控与散热设计，保障长时间连续切割时的稳定性，防止热漂移影响精度。

02、Elmo可以实现

● 切割精度：可实现±1μm以下的重复定位精度，满足10nm以下制程晶圆的切割需求。

● 良率提升：减少崩边、微裂纹等缺陷，良率提升至99.9%以上。

● 效率优化：通过高速运动与快速换向，切割周期缩短30%，产能显著提高。

结语

随着半导体技术的不断进步和市场需求的不断变化，Elmo将继续提升伺服运动控制系统性能和精度，满足半导体行业高精度、高效率的严苛要求，并持续为客户赋能。

（来源：Elmo埃莫运动控制）